WO2001031283A1 - Mejoras en espoletas mecano-electronicas para granadas de mano - Google Patents

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WO2001031283A1
WO2001031283A1 PCT/ES2000/000214 ES0000214W WO0131283A1 WO 2001031283 A1 WO2001031283 A1 WO 2001031283A1 ES 0000214 W ES0000214 W ES 0000214W WO 0131283 A1 WO0131283 A1 WO 0131283A1
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Inventor
Leoncio MUÑOZ BUENO
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Instalaza, S.A.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/06—Electric fuzes with time delay by electric circuitry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/001—Electric circuits for fuzes characterised by the ammunition class or type
    • F42C11/003—Electric circuits for fuzes characterised by the ammunition class or type for hand grenades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C15/00—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges
    • F42C15/40—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges wherein the safety or arming action is effected electrically

Definitions

  • the present invention focuses on the field of mechano-electronic fuzes for hand grenades and aims to make their different internal devices independent of each other, thereby increasing the intrinsic safety of any fuze designed according to the references cited in the background .
  • the improvements affect, on the one hand, the operation of the electronic control circuit and the arrangement of its elements and, on the other hand, the arrangement of the detonator and the multiplier, and its movement from the misaligned to the aligned position.
  • the cursor incorporates in its interior a small electric generator, whose rotating movement is produced at the expense of a spiral spring that, by means of a suitable transmission, produces at the same time the axial displacement of the cursor.
  • the detonator is powered through an electronic circuit that includes a safety switch that keeps the detonator short-circuited, and a double timer.
  • the improvements proposed by this invention are intended, as mentioned above, to increase the level of safety of the grenade, and are based on the use of two or more independent splitters and the proper location of the redundant electronic components that affect the security, and in the modification of the arrangement of the detonator and the multiplier, so that they remain in their misaligned position until after the launch safety season has elapsed, with the corresponding implementation of a different utility of this time.
  • the improvement over the electronic control circuit includes the use of temporators that operate according to different technologies, one analog and one digital, which makes them independent of each other in the face of possible external influences such as temperature or electromagnetic radiation.
  • the improvement on the arrangement of the elements of the explosive chain, the detonator and the multiplier comprises the location of the multiplier attached to the cursor so that, during the mechanical operation of the fuze, both elements move together, maintaining the misaligned position. between said multiplier and the detonator.
  • the junction between the multiplier and the cursor must be capable of being released by the action of a small electro-explosive gas generator or similar device.
  • An expansion chamber solidly attached to the cursor, houses at its upper end an electro-explosive gas generator or similar device, while its opposite end is closed by the multiplier, in a configuration such that, when the electro-actuator operates explosive, the gases generated by this push the multiplier, separating it from the cursor, and placing it in position aligned with the detonator.
  • the initiation of the electro-explosive actuator occurs at the end of the launch safety season.
  • a disconnector at the bottom of the cursor keeps the detonator short-circuited through the multiplier, so that, as long as the separation between cursor and multiplier has not occurred, at the start of the detonator it remains impossible.
  • the detonator starts, which causes the detonation of the multiplier and, successively, of the main explosive charge.
  • Figure 1 It shows a block diagram scheme corresponding to the modified electronic circuit, without applying the modification of the arrangement of the elements of the explosive chain.
  • Figures 2 to 5. They show, schematically and in sectional side view, a mechano-electronic fuze for hand grenade made in accordance with the object of the present invention, of which only the lower part of the same, since this is where the improvements of the invention corresponding to the arrangement of the elements of the explosive chain are located. Specifically, in figure 2 the fuze is shown at rest
  • Figure 3 shows the fuze in the launch safety state (after launch).
  • Figure 4 shows the fuze in the armed state (last moments before launch).
  • Figure 5 shows the fuze at the time of initiation (explosion of the detonator and, successively, the multiplier and the main explosive charge).
  • Figure 6. Shows a block diagram scheme corresponding to the modified electronic circuit, including the modification of the arrangement of the elements of the explosive chain.
  • the improvements of the invention are applicable to structured electronic-fuze based on a container (9) that houses a cursor (10) in which an electric generator (1) is housed, said cursor (10) being axially movable inside the container (9) when the rotation of the lever (not shown) occurs, by means such as those described in the Spanish invention patent 9502554, at the same time as the generator drive (1) is produced by means of a spiral spring and a transmission mechanism (also not represented, as it is a faithful reflection of those of the mentioned patent 95502554).
  • the generator (1) produces the electrical energy necessary for the operation of the entire fuze, and delivers it to an electronic circuit (11) which, in due time, will discharge it onto the detonator (8) which will produce a detonation that , through the multiplier (12), it will be transmitted to the main explosive charge of the grenade (not shown).
  • the improvements of the invention focus on the fact that, laterally with respect to the electronic module, (11) an expansion chamber (13) is formed, formed by a socket (14) of suitable robustness, at whose upper end, and closing it, an electro-explosive actuator (15) is housed, while in its lower mouth a piston (16) integral with the support (17) of the multiplier (12) is fitted, so that said multiplier (12), instead of being fixed to the container (9) as in the invention patent 9502554, it is dragged by the cursor itself (10) during the mechanical operation of the fuze, as shown in Figure 2.
  • the electronic module (11), as shown in Figure 6, comprises two temporators (4) and (6), of which the first of them (4) is analog and with a shorter timing, preferably 3 , 5 seconds, which discharges through the switch (5) on the electro-explosive actuator (15), which acts on the piston (16), causing the movement of the support of the multiplier (17) and the multiplier itself (12) until the alignment situation shown in figure 4, which concludes the assembling of the fuze.
  • the power supply comes from the electric generator (1) driven by a mechanism similar to that described in the invention patent 9502554.
  • the energy generated reaches the electronic circuit, where it is stored in two redundant capacitors (21) and
  • a diode (3) prevents the energy from dissipating if there is a short circuit external to the electronic circuit itself.
  • the first (4) is a first-degree analog timer that controls the switch (5), forming together what is called “launch insurance.”
  • the second (6) is a precision digital timer, which acts on the switch (7), determining the "operating time”.
  • the switch (5) is closed that, at the end of the "operating time” tempo and closing the switch (7), the electrical energy stored in the redundant capacitors (21) and (22) is discharged on the detonator (8), which starts the explosion of the hand grenade.
  • the two temporators are based on different technologies, analog and digital, they are independent from external stimuli, which could never be a common cause of failure. Thus, even if an external circumstance causes one of the two temporators to malfunction, the other will work correctly, guaranteeing that the explosion of the hand grenade will never occur before the end of the launch safety time.
  • the capacitors (21) and (22), and any other electronic components that, due to design or safety needs, are redundant, will be placed in differentiated positions and orientations, so as to prevent a single external stimulus can be a common cause of failure of said redundant components.

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Abstract

Las mejoras son aplicables a espoletas provistas de un contenedor (9) en cuyo interior es desplazable axialmente un cursor (10) portador de un generador eléctrico (1) cuya activación produce la correspondiente energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la espoleta, entregando esa energía a un circuito electrónico (11) que descarga sobre un detonador (8), el cual produce la detonación que, a través de un multiplicador (12), se transmite hasta la carga explosiva de la granada. La novedad consiste en que se incluyen dos temporizadores electrónicos independientes entre sí y susceptibles de operar según tecnologías diferentes o iguales, una analógica y otra digital, y porque el detonador (8) y el multiplicador (12) en posición de reposo se encuentran desalineados, produciéndose el alineamiento por desplazamiento originado a partir de una particular disposición de los elementos de la cadena explosiva.

Description

MEJORAS EN ESPOLETAS MECANO-ELECTRÓNICAS PARA GRANADAS DE MANO
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se centra en el ámbito de las espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano y tiene por objeto hacer independientes entre sí sus diferentes dispositivos internos, con lo que se aumenta la seguridad intrínseca de cualquier espoleta diseñada según las referencias citadas en los antecedentes .
Las mejoras afectan, por un lado, al funcionamiento del circuito electrónico de control y la disposición de sus elementos y, por otra parte, a la disposición del detonador y el multiplicador, y a su movimiento desde la posición de desalineado a la de alineado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El propio solicitante es titular de la patente de invención española con número de solicitud 9502554, relativa a una espoleta mecano-electrónica para granada de mano, en la que se describe una espoleta de accionamiento mecánico y funcionamiento electrónico cuyo contenedor, acoplable axialmente en el cuerpo de la granada, aloja interiormente un cursor que se desplaza axialmente una vez se ha producido la liberación de un seguro de palanca convencional. Este cursor lleva fijado el detonador en posición de desalineado respecto del multiplicador, de forma que si, eventualmente , el detonador hiciese explosión antes del armado de la espoleta, la onda de detonación no se transmitiría nunca ni al multiplicador, ni a la carga explosiva principal, quedando pues la granada inutilizada, pero sin crear ningún peligro.
El cursor incorpora en su interior un pequeño generador eléctrico, cuyo movimiento giratorio se produce a expensas de un resorte espiral que, mediante una transmisión adecuada, produce al mismo tiempo el desplazamiento axial del cursor. Se consigue así, con un solo accionamiento, la generación de la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la electrónica de la espoleta y para la iniciación del detonador, y el paso de este detonador desde la posición de desalineado a la de alineado con el multiplicador.
El detonador es alimentado a través de un circuito electrónico que incluye un conmutador de seguridad que mantiene al detonador en cortocircuito, y un doble temporizador .
Una vez liberado el seguro de palanca, se produce el desplazamiento axial del cursor, con el consiguiente paso del detonador a su posición de alineado, y la generación de la energía eléctrica. Al completar este desplazamiento, se actúa el conmutador de seguridad, abriéndose el cortocircuito del detonador.
Una vez transcurrida la primera tempoπzación, de seguridad de lanzamiento, se cierra un primer interruptor y, al cumplirse la segunda temporización, de funcionamiento, la energía eléctrica es descargada sobre el detonador, que resulta iniciado.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Las mejoras que esta invención propone están destinada, s como anteriormente se ha dicho, a aumentar el nivel de seguridad de la granada, y se basan en la utilización de dos o más tempoπzadores independientes y la adecuada ubicación de os componentes electrónicos redundantes que afectan a la seguridad, y en la modificación de la disposición del detonador y el multiplicador, de forma que se mantengan en su posición de desalineado hasta transcurrida la tempoπzación de seguridad de lanzamiento, con la correspondiente implementación de una utilidad diferente de este tempoπzador .
Para ello y de forma más concreta, se ha previsto la modificación del circuito electrónico de control y de la disposición de los elementos de la cadena explosiva. Aunque aquí se plantea como una modificación conjunta, cada una de las modificaciones aportaría, por sí misma, ventajas sobre anteriores diseños .
La mejora sobre el circuito electrónico de control comprende la utilización de tempoπzadores operando según tecnologías diferentes, uno analógico y otro digital, lo que los hace independientes entre sí ante posibles influencias externas tales como temperatura o radiaciones electromagnéticas.
También se podrían utilizar tempoπzadores según la misma tecnología, analógica o digital, pero con los componentes similares de cada dispositivo tempoπzador ubicados en posiciones y orientaciones diferenciadas, para que sean independientes entre sí frente a condiciones externas tales como golpes y radiaciones. Esta última solución es de aplicación a cualesquiera componentes redundantes, iguales o similares. La aplicación obvia de esta solución es en espoletas que requieran más de dos temponzaciones .
La mejora sobre la disposición de los elementos de la cadena explosiva, el detonador y el multiplicador, comprende la ubicación del multiplicador unido al cursor de forma que, durante el funcionamiento mecánico de la espoleta, ambos elementos se desplacen juntos, manteniéndose la posición de desalineado entre dicho multiplicador y el detonador. La unión entre multiplicador y cursor debe ser susceptible de liberarse por la acción de un pequeño generador de gas electro- explosivo o un dispositivo similar.
Una cámara de expansión, sólidamente unida al cursor, aloja por su extremo superior un generador de gas electro-explosivo o un dispositivo similar, mientras que su extremo opuesto está cerrado por el multiplicador, en una configuración tal que, al funcionar el actuador electro-explosivo, los gases generados por éste empuj n al multiplicador, separándolo del cursor, y colocándolo en posición de alineado con el detonador. La iniciación del actuador electro-explosivo se produce al terminar la tempoπzación de seguridad de lanzamiento .
Un desconectador en la parte inferior del cursor mantiene en cortocircuito al detonador a través del multiplicador, de forma que, mientras no se haya producido la separación entre cursor y multiplicador, a iniciación del detonador permanece imposibilitada.
Una vez el multiplicador y el detonador en posición de alineado, al cumplirse la tempoπzación de funcionamiento, se inicia el detonador, lo que provoca la detonación del multiplicador y, sucesivamente, de la carga explosiva principal.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1. - Muestra un esquema del diagrama de bloques correspondiente al circuito electrónico modificado, sin aplicar la modificación de la disposición de los elementos de la cadena explosiva. Las figuras 2 a 5.- Muestran, de forma esquemática y en vista lateral seccionada, una espoleta mecano-electrónica para granada de mano realizada de acuerdo con el objeto de la presente invención, de la que tan sólo ha sido representada la parte inferior de la misma, por ser ésta en la que se sitúan las mejoras de la invención correspondientes a la disposición de los elementos de la cadena explosiva. Concretamente, en la figura 2 se muestra la espoleta en estado de reposo
(almacenamiento, transporte, manipulación y hasta el momento del lanzamiento) . En la figura 3 se muestra la espoleta en estado de seguridad de lanzamiento (después del lanzamiento) . En la figura 4 se muestra la espoleta en estado de armado (últimos instantes antes del lanzamiento) . En la figura 5 se muestra la espoleta en el momento de la iniciación (explosión del detonador y, sucesivamente, del multiplicador y de la carga explosiva principal) .
La figura 6. - Muestra un esquema del diagrama de bloques correspondiente al circuito electrónico modificado, incluyendo la modificación de la disposición de los elementos de la cadena explosiva.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La descripción de las mejoras en base a las figuras referidas, se hará primeramente en relación con la descripción de la disposición de los elementos de la cadena explosiva y posteriormente la correspondiente a los circuitos electrónicos cuyos diagramas de bloques han sido representados en las figuras 1 y 6.
Tal como anteriormente se ha dicho, las mejoras de la invención son aplicables a espoletas mecano- electrónicas estructuradas en base a un contenedor (9) que alberga en su seno un cursor (10) en el que se aloja un generador eléctrico (1), siendo dicho cursor (10) desplazable axialmente en el interior del contenedor (9) cuando se produce el giro de la palanca (no representada) , mediante medios como los descritos en la patente de invención española 9502554, a la vez que el accionamiento del generador (1) es producido mediante un resorte espiral y un mecanismo de transmisión (tampoco representados, por ser fiel reflejo de los de la citada patente 95502554) . El generador (1) produce la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de toda la espoleta, y la entrega a un circuito electrónico (11) el cual, a su debido tiempo, la descargará sobre el detonador (8) el cual producirá una detonación que, a través del multiplicador (12), se transmitirá hasta la carga explosiva principal de la granada (no representada) .
A partir de esta estructura básica, las mejoras de la invención se centran en el hecho de que, lateralmente respecto del módulo electrónico, (11) se ubica una cámara de expansión (13), formada por un casquillo (14) de robustez adecuada, en cuyo extremo superior, y cerrándola, se aloja un actuador electro- explosivo (15) , mientras que en su boca inferior se encaja un pistón (16) solidario al soporte (17) del multiplicado (12) , de forma que dicho multiplicador (12) , en lugar de estar fijado al contenedor (9) como sucedía en la patente de invención 9502554, es arrastrado por el propio cursor (10) durante el funcionamiento mecánico de la espoleta, tal como se muestra en la figura 2.
En situación de reposo, como se muestra en dicha figura 2, el detonador (8) y el multiplicador (12) quedan desalineados por la interposición de la barrera (18) . Esta situación se mantiene durante el tiempo de seguridad de lanzamiento, tal y como se aprecia en la figura 3.
Un desconectador (19) ubicado en el fondo (20) del cursor (10) mantiene el detonador (8) en cortocircuito .
El módulo electrónico (11) , tal como a su vez muestra la figura 6, comprende dos tempoπzadores (4) y (6) , de los que el primero de ellos (4) es analógico y con una temporización más corta, preferentemente de 3,5 segundos, el cual descarga a través del interruptor (5) sobre el actuador electro-explosivo (15) , que actúa sobre el pistón (16) , provocando el desplazamiento del soporte del multiplicador (17) y del propio multiplicador (12) hasta la situación de alineado mostrada en la figura 4, con lo que concluye el armado de la espoleta.
Este desplazamiento axial del multiplicador
(12) , y más concretamente de su soporte (17) , activa el desconectador (19) , con lo que se abre el cortocircuito del detonador (8), el cual, ya en posición de alineado con el multiplicador (12), puede ser iniciado.
Al terminar el tiempo del segundo temporizador (6), digital y con una temporización algo más larga, preferentemente cuatro segundos, descarga a través del interruptor (7) sobre el detonador (8) , el cual genera una onda de detonación que, a través del multiplicador (12) y amplificada por éste, se transmite a la carga explosiva principal de la granada.
La alimentación eléctrica proviene del generador eléctrico (1) accionado por un mecanismo similar al descrito en la patente de invención 9502554. La energía generada llega al circuito electrónico, donde es almacenada en dos condensadores redundantes (21) y
(22) . Un diodo (3) impide que la energía se disipe si se produce un cortocircuito externo al propio circuito electrónico .
En el momento de recibir la alimentación proveniente de los condensadores (21) y (22), se ponen en marcha los ya comentados tempoπzadores (4) y (6) . El primero (4) es un tempoπzador analógico de primer grado que controla el interruptor (5) , formando en conjunto lo que se denomina "seguro de lanzamiento". El segundo (6) es un tempoπzador digital de precisión, que actúa sobre el interruptor (7), determinando el "tiempo de funcionamiento" .
Al terminar la tempoπzación de seguridad de lanzamiento, el interruptor (5) queda cerrado de forma que, al terminar la tempoπzación del "tiempo de funcionamiento" y cerrarse el interruptor (7), la energía eléctrica almacenada en los condensadores redundantes (21) y (22) se descarga sobre el detonador (8) , que inicia la explosión de la granada de mano.
Dado que los dos tempoπzadores operan en base a tecnologías diferentes, analógica y digital, los mismos son independientes ante estímulos externos, que nunca podrían constituirse en causa común de fallo. Así, aunque una circunstancia externa cause el mal funcionamiento de uno de los dos tempoπzadores , el otro funcionará correctamente, garantizando que la explosión de la granada de mano no se producirá nunca antes de terminar el tiempo de seguridad de lanzamiento.
Para completar la independencia ante estímulos externos, los condensadores (21) y (22), y cualesquiera otros componentes electrónicos que, por necesidades de diseño o por seguridad, sean redundantes, irán colocados en posiciones y orientaciones diferenciadas, de forma que se impida que un único estímulo externo pueda ser causa común de fallo de dichos componentes redundantes.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Mejoras en espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano, que siendo aplicables en aquel tipo de espoletas estructuradas a partir de un contenedor (9) en cuyo interior alberga un cursor desplazable axialmente (10) y en el que a su vez queda alojado un generador eléctrico (1) , el cual produce la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de toda la espoleta, entregándola a un circuito electrónico
(11) que con un tiempo de temporización la descarga sobre un detonador (8) cuya detonación, a través de un multiplicador (12) , es transmitida hasta la carga explosiva principal de la granada, esencialmente caracterizadas porque incluye, al menos, dos tempoπzaciones electrónicas independientes entre sí que pueden configurarse, combinarse y/o prefijarse indistintamente unas de otras, actuando secuencialmente para que se produzca la explosión final de la granada.
2a.- Mejoras en espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano, según reivindicación Ia, caracterizadas porque las tempoπzaciones electrónicas están materializadas por sendos temporizadores (4) y (6) que funcionan según principios tecnológicos diferentes, digital o analógico, de manera que en el caso de componentes redundantes se ubican en posiciones y/u orientaciones diferentes.
3a.- Mejoras en espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano, según reivindicación Ia, caracterizadas porque las temporizaciones electrónicas independientes están materializadas por sendos tempoπzadores electrónicos (4) y (6) que funcionan según el mismo principio tecnológico, analógico o digital, con sus componentes iguales o similares, que forman parte de cada uno de los retardos, de manera que en tal caso sus componentes redundantes se ubican en posiciones y/u orientaciones diferentes.
4a.- Mejoras en espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano, según reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el detonador (8) y el correspondiente multiplicador (12) como elementos de la cadena explosiva, se mantienen desalineados durante su ensamblado, almacenaje, transporte, manejo, lanzamiento y vuelo, hasta el cumplimiento de una temporización de seguridad de lanzamiento establecida, momento en el que se produce la alineación de dichos componentes formados por el detonador (8) y el multiplicador (12) .
5a.- Mejoras en espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano, según reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque en el interior del cursor desplazable (10) y en disposición lateral respecto del detonador (8), se ha previsto una cámara de expansión (13) materializada por un casquillo (14) en cuyo extremo superior se ubica un actuador electro-explosivo (15), mientras que en su extremo inferior aloja un pistón (16) solidarizado al soporte (17) del multiplicador (12), de manera que al producir el desplazamiento del cursor (10), el soporte (17) del multiplicador se desplaza junto con él, manteniéndose la condición de desalineamiento entre el multiplicador (12) y el detonador (8), al tiempo que un desconectador (19) mantiene en cortocircuito al detonador (8), imposibilitando su iniciación.
6a.- Mejoras en espoletas mecano-electrónicas para granadas de mano, según reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque el tempoπzador electrónico (4) presenta una tempoπzación ligeramente más corta que el tempoπzador electrónico (6) , actuando aquél, a través de un interruptor (5) , sobre el actuador electro-explosivo (15) , provocando la activación de éste el correspondiente desplazamiento axial del pistón (16) solidario al soporte (17) en el multiplicador (12), llevando a este último a su posición de alineado con el detonador (8) , al tiempo que actúa el desconectador (19) que produce la apertura del cortocircuito del detonador
(8) , mientras que transcurrido el tiempo de temporización del tempoπzador (6), éste descarga, a través del interruptor, la energía eléctrica prevista para la iniciación del detonador (8) , en cuya posición de almeabilidad con el multiplicador (12) provoca la explosión de la carga explosiva principal.
PCT/ES2000/000214 1999-10-27 2000-06-14 Mejoras en espoletas mecano-electronicas para granadas de mano WO2001031283A1 (es)

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